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JP7295251B2 - PATTERN FORMATION METHOD, ELECTRONIC DEVICE MANUFACTURING METHOD - Google Patents

PATTERN FORMATION METHOD, ELECTRONIC DEVICE MANUFACTURING METHOD Download PDF

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JP7295251B2 JP2021542913A JP2021542913A JP7295251B2 JP 7295251 B2 JP7295251 B2 JP 7295251B2 JP 2021542913 A JP2021542913 A JP 2021542913A JP 2021542913 A JP2021542913 A JP 2021542913A JP 7295251 B2 JP7295251 B2 JP 7295251B2
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Description

本発明は、パターン形成方法及び電子デバイスの製造方法に関する。具体的には、超LSI(Large-scale Integrated Circuit)及び高容量マイクロチップの製造等の超マイクロリソグラフィプロセス、インプリント用モールド構造体作製プロセス、並びに、その他のフォトファブリケーションプロセスに好適に使用され得るパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a pattern forming method and an electronic device manufacturing method. Specifically, it is suitably used for ultra-microlithography processes such as ultra-large-scale integrated circuits (LSIs) and manufacturing of high-capacity microchips, imprint mold structure manufacturing processes, and other photofabrication processes. It relates to a pattern formation method to obtain.

従来、IC(Integrated Circuit)及びLSI等の半導体デバイスの製造プロセスにおいては、フォトレジスト組成物を用いたリソグラフィーによる微細加工が行われている。昨今、集積回路の高集積化に伴い、ナノメーター領域の超微細パターン形成が要求されるようになってきている。それに伴い、露光波長もKrF光から、ArF光に、というように短波長化の傾向が見られ、現在では、電子線及びEUV(Extreme Ultraviolet)光を用いたリソグラフィーも開発が進んでいる。さらに、リソグラフィーによる微細加工は、半導体デバイスの製造にとどまらず、いわゆるナノインプリント技術におけるモールド構造体(スタンパー)の作製への応用等も検討されている。
これら電子線及びEUV光を用いたリソグラフィーは、次世代パターン形成技術として位置付けられ、高感度及び高解像性のレジストパターン形成方法が望まれている。
Conventionally, in the manufacturing process of semiconductor devices such as ICs (Integrated Circuits) and LSIs, microfabrication is performed by lithography using a photoresist composition. Recently, along with the high integration of integrated circuits, the formation of ultra-fine patterns in the nanometer range has been required. Along with this, there is a tendency for the exposure wavelength to become shorter, such as from KrF light to ArF light, and at present, lithography using electron beams and EUV (Extreme Ultraviolet) light is also being developed. Furthermore, microfabrication by lithography is not limited to the manufacture of semiconductor devices, and its application to the manufacture of mold structures (stampers) in the so-called nanoimprint technology is being studied.
Lithography using these electron beams and EUV light is positioned as a next-generation pattern forming technology, and a resist pattern forming method with high sensitivity and high resolution is desired.

上記フォトレジスト組成物としては、酸の作用により分解して極性基を生じる基を有するポリマーと、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(いわゆる光酸発生剤)とを含む、化学増幅型レジストが広く用いられている。これ以外にも、例えば、架橋可能なポリマーと、架橋剤と、光酸発生剤とを含み、且つ酸の作用によりポリマーと架橋剤との反応が進行して架橋構造を形成する化学増幅型ネガ型レジスト、露光により主鎖の結合が切断されて低分子量化するポリマーを含む主鎖切断型レジスト、及び縮合可能な低分子化合物を含み、且つ露光により低分子化合物が縮合するネガ型レジスト等も用いられている。 The photoresist composition contains a polymer having a group that decomposes under the action of an acid to generate a polar group, and a compound that generates an acid upon exposure to actinic rays or radiation (so-called photoacid generator), which is chemically amplified. Mold resists are widely used. In addition to this, for example, a chemically amplified negative that contains a crosslinkable polymer, a crosslinker, and a photoacid generator, and that the reaction between the polymer and the crosslinker progresses under the action of an acid to form a crosslinked structure. There are also type resists, main chain scission type resists containing polymers whose main chain bonds are cut by exposure to reduce the molecular weight, and negative resists containing condensable low molecular weight compounds and in which the low molecular weight compounds are condensed by exposure. used.

この内、高い解像性が得られ易い主鎖切断型レジストとして、例えばα-クロロアクリル酸エステル系化合物とα-メチルスチレン系化合物との共重合体を主成分とするレジスト(例えば、日本ゼオン株式会社製のZEP520A)等も使用されている。
主鎖切断型レジストは、電子線やEUV光等の露光によりポリマー主鎖が切断されて、露光された部分のみが低分子化する性質を有する。したがって、このレジストを使用する場合、露光部及び未露光部それぞれの溶剤に対する溶解速度の差によってパターンが形成される。
Among them, as a main chain scission type resist that can easily obtain high resolution, for example, a resist whose main component is a copolymer of an α-chloroacrylate compound and an α-methylstyrene compound (for example, Nippon Zeon Co., Ltd. ZEP520A) manufactured by Co., Ltd. is also used.
The main chain scission type resist has the property that the polymer main chain is cut by exposure to electron beams, EUV light, or the like, and only the exposed portions become low-molecular-weight. Therefore, when this resist is used, a pattern is formed due to the difference in dissolution rate in the solvent between the exposed and unexposed areas.

上記のような主鎖切断型レジストに対する現像液としては、例えば、アルキル基を有するカルボン酸エステル溶剤である酢酸n-アミル(例えば、日本ゼオン株式会社製のZED-N50)が広く用いられている。また、アルコキシ基を有するカルボン酸エステル溶剤であるプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(特許文献1)、並びに、酢酸基、ケトン基、エーテル基及びフェニル基のうち少なくとも2種の化学構造を有する溶剤(特許文献2)が知られている。
また、分岐鎖状のアルキル基を有するカルボン酸エステルであって総炭素数が8以上であるカルボン酸系化合物を主成分とする現像液を用いるパターン形成方法(特許文献3)も知られている。
As a developer for the main chain scission type resist as described above, for example, n-amyl acetate, which is a carboxylic acid ester solvent having an alkyl group (for example, ZED-N50 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) is widely used. . In addition, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) (Patent Document 1), which is a carboxylic acid ester solvent having an alkoxy group, and a solvent having at least two chemical structures selected from an acetic acid group, a ketone group, an ether group, and a phenyl group (Patent Document 2) is known.
Also known is a pattern forming method using a developer containing, as a main component, a carboxylic acid compound having a total carbon number of 8 or more, which is a carboxylic acid ester having a branched alkyl group (Patent Document 3). .

特許第3779882号公報Japanese Patent No. 3779882 特開2006-227174号公報JP 2006-227174 A 特許第5952613号公報Japanese Patent No. 5952613

本発明者は、特許文献1~3を参照して主鎖切断型レジストに対する現像液を検討したところ、形成されるパターンの解像性を更に改善する余地があることを明らかとした。 The inventors of the present invention have studied developer solutions for main chain scission type resists with reference to Patent Documents 1 to 3, and have found that there is room for further improvement in the resolution of patterns to be formed.

そこで、本発明は、主鎖切断型レジストを用いて解像性に優れたパターンを形成できるパターン形成方法を提供することを課題とする。
また、本発明は、電子デバイスの製造方法を提供することも課題とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a pattern forming method capable of forming a pattern with excellent resolution using a main chain scission type resist.
Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electronic device.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成により上記課題を解決できることを見出した。 As a result of intensive studies aimed at solving the above problems, the inventors of the present invention have found that the above problems can be solved by the following configuration.

〔1〕 露光により主鎖の結合が切断されて低分子量化する重合体を含むレジスト組成物を用いて支持体上にレジスト膜を形成する工程と、
上記レジスト膜を露光する工程と、
上記露光されたレジスト膜を、現像液を用いて現像する工程と、を有する、パターン形成方法であって、
上記現像液が、分岐鎖状の炭化水素基を含むアルコール系溶剤を主成分として含む、パターン形成方法。
〔2〕 上記アルコール系溶剤のCLogPが、1.000~2.200である、〔1〕に記載のパターン形成方法。
〔3〕 上記アルコール系溶剤の総炭素数が、5~7である、〔1〕又は〔2〕に記載のパターン形成方法。
〔4〕 上記アルコール系溶剤中に含まれる酸素原子が1個である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のパターン形成方法。
〔5〕 上記アルコール系溶剤が、3-メチル-2-ブタノール、2-メチル-2-ブタノール、2,2-ジメチル-1-プロパノール、2-メチル-1-ブタノール、3-メチル-1-ブタノール、4-メチル-2-ペンタノール、3,3-ジメチル-2-ブタノール、2,3-ジメチル-2-ブタノール、2-メチル-2-ペンタノール、2-メチル-3-ペンタノール、3-メチル-2-ペンタノール、3-メチル-3-ペンタノール、3,3-ジメチル-1-ブタノール、2-エチル-1-ブタノール、2-メチル-1-ペンタノール、3-メチル-1-ペンタノール、4-メチル-1-ペンタノール、3-エチル-3-ペンタノール、2,4-ジメチル-3-ペンタノール、2,2-ジメチル-3-ペンタノール、2,3-ジメチル-3-ペンタノール、4,4-ジメチル-2-ペンタノール、2-メチル-2-ヘキサノール、2-メチル-3-ヘキサノール、5-メチル-2-ヘキサノール、及び5-メチル-1-ヘキサノールからなる群より選ばれる1種以上であり、且つ、上記アルコール系溶剤の含有量が、現像液の全質量に対して90質量%以上である、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のパターン形成方法。
〔6〕 上記アルコール系溶剤は、2級炭素又は3級炭素に水酸基が置換しているアルコール系溶剤である、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のパターン形成方法。
〔7〕 上記アルコール系溶剤の総炭素数が6又は7である、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載のパターン形成方法。
〔8〕 上記重合体が、α-メチルスチレン系構造単位と、α-クロロアクリル酸エステル系構造単位とを含む、〔1〕~〔7〕のいずれかに記載のパターン形成方法。
〔9〕 上記現像する工程が、現像装置を用いて現像する工程であり、
上記現像装置内の上記現像液に接触する領域の一部又は全部がフッ素含有樹脂で形成されている、〔1〕~〔8〕のいずれかに記載のパターン形成方法。
〔10〕 ポジ型のパターンが形成される、〔1〕~〔9〕のいずれかに記載のパターン形成方法。
〔11〕 〔1〕~〔10〕のいずれかに記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
[1] A step of forming a resist film on a support using a resist composition containing a polymer whose main chain bond is cut by exposure to reduce its molecular weight;
exposing the resist film;
and developing the exposed resist film using a developer, wherein
The pattern forming method, wherein the developer contains an alcohol-based solvent containing a branched hydrocarbon group as a main component.
[2] The pattern forming method according to [1], wherein the alcohol-based solvent has a CLogP of 1.000 to 2.200.
[3] The pattern forming method according to [1] or [2], wherein the alcohol-based solvent has a total carbon number of 5 to 7.
[4] The pattern forming method according to any one of [1] to [3], wherein the alcoholic solvent contains one oxygen atom.
[5] the alcohol solvent is 3-methyl-2-butanol, 2-methyl-2-butanol, 2,2-dimethyl-1-propanol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol; , 4-methyl-2-pentanol, 3,3-dimethyl-2-butanol, 2,3-dimethyl-2-butanol, 2-methyl-2-pentanol, 2-methyl-3-pentanol, 3- Methyl-2-pentanol, 3-methyl-3-pentanol, 3,3-dimethyl-1-butanol, 2-ethyl-1-butanol, 2-methyl-1-pentanol, 3-methyl-1-pen Tanol, 4-methyl-1-pentanol, 3-ethyl-3-pentanol, 2,4-dimethyl-3-pentanol, 2,2-dimethyl-3-pentanol, 2,3-dimethyl-3- from the group consisting of pentanol, 4,4-dimethyl-2-pentanol, 2-methyl-2-hexanol, 2-methyl-3-hexanol, 5-methyl-2-hexanol, and 5-methyl-1-hexanol The pattern forming method according to any one of [1] to [4], wherein the solvent is one or more selected and the content of the alcohol solvent is 90% by mass or more with respect to the total mass of the developer. .
[6] The pattern forming method according to any one of [1] to [5], wherein the alcohol-based solvent is an alcohol-based solvent in which a secondary carbon or a tertiary carbon is substituted with a hydroxyl group.
[7] The pattern forming method according to any one of [1] to [6], wherein the alcohol-based solvent has 6 or 7 carbon atoms in total.
[8] The pattern forming method according to any one of [1] to [7], wherein the polymer contains an α-methylstyrene structural unit and an α-chloroacrylate structural unit.
[9] the step of developing is a step of developing using a developing device;
The pattern forming method according to any one of [1] to [8], wherein part or all of the region in the developing device that contacts the developer is made of fluorine-containing resin.
[10] The pattern forming method according to any one of [1] to [9], wherein a positive pattern is formed.
[11] A method for manufacturing an electronic device, comprising the pattern forming method according to any one of [1] to [10].

本発明によれば、主鎖切断型レジストを用いて解像性に優れたパターンを形成できるパターン形成方法を提供できる。
また、本発明によれば、電子デバイスの製造方法を提供することもできる。
According to the present invention, it is possible to provide a pattern forming method capable of forming a pattern with excellent resolution using a main chain scission type resist.
Further, according to the present invention, it is also possible to provide a method of manufacturing an electronic device.

以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされる場合があるが、本発明はそのような実施態様に制限されない。
本明細書中における基(原子団)の表記について、本発明の趣旨に反しない限り、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さない基と共に置換基を有する基をも包含する。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。また、本明細書中における「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。
置換基は、特に断らない限り、1価の置換基が好ましい。
本明細書において、「~」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
本明細書において表記される2価の基の結合方向は、特に断らない限り制限されない。例えば、「X-Y-Z」なる一般式で表される化合物中の、Yが-COO-である場合、Yは、-CO-O-であってもよく、-O-CO-であってもよい。つまり、上記化合物は「X-CO-O-Z」であってもよく「X-O-CO-Z」であってもよい。
本明細書において、(メタ)アクリレートはアクリレート及びメタクリレートを表し、(メタ)アクリルはアクリル及びメタクリルを表す。
本明細書において「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた露光のみならず、電子線及びイオンビーム等の粒子線を用いた描画も含む。また、露光に用いられる光としては、一般的に、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV(Extreme Ultraviolet)光)、X線、及び電子線等の活性光線(活性エネルギー線)が挙げられる。
本明細書において、樹脂の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、特に断りのない限り、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析法により、溶媒THF(テトラヒドロフラン)、標準物質としてポリスチレンを用いて換算した分子量である。
The present invention will be described in detail below.
The description of the constituent elements described below may be made based on representative embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments.
Regarding the notation of groups (atomic groups) in the present specification, as long as it does not contradict the spirit of the present invention, the notation that does not indicate substituted or unsubstituted includes groups having substituents as well as groups not having substituents. do. For example, an "alkyl group" includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group). Also, the term "organic group" as used herein refers to a group containing at least one carbon atom.
The substituent is preferably a monovalent substituent unless otherwise specified.
In the present specification, the term "~" is used to include the numerical values before and after it as lower and upper limits.
The bonding direction of the divalent groups described herein is not limited unless otherwise specified. For example, in the compound represented by the general formula "XYZ", when Y is -COO-, Y may be -CO-O- or -O-CO- may That is, the compound may be "X—CO—O—Z" or "X—O—CO—Z."
As used herein, (meth)acrylate refers to acrylate and methacrylate, and (meth)acryl refers to acrylic and methacrylic.
In this specification, "exposure" includes not only exposure using light but also drawing using particle beams such as electron beams and ion beams, unless otherwise specified. In addition, the light used for exposure generally includes the emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by excimer lasers, extreme ultraviolet rays (EUV (Extreme Ultraviolet) light), X-rays, and actinic rays such as electron beams ( active energy rays).
In this specification, unless otherwise specified, the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of the resin are measured by gel permeation chromatography (GPC) analysis using THF (tetrahydrofuran) as a solvent and polystyrene as a standard substance. It is the molecular weight converted using.

本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。 As used herein, the term "process" includes not only independent processes but also processes that cannot be clearly distinguished from other processes as long as the intended purpose of the process is achieved.

本明細書において、ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられる。 As used herein, halogen atoms include, for example, fluorine, chlorine, bromine, and iodine atoms.

[パターン形成方法]
本発明のパターン形成方法は、
露光により主鎖の結合が切断されて低分子量化する重合体(以下「特定重合体」ともいう。)を含むレジスト組成物を用いて支持体上にレジスト膜を形成する工程(以下「レジスト膜形成工程」ともいう。)と、
上記レジスト膜を露光する工程(以下「露光工程」ともいう。)と、
上記露光されたレジスト膜を、現像液を用いて現像する工程(以下「現像工程」ともいう。)と、を有する、パターン形成方法であって、
上記現像液が、分岐鎖状の炭化水素基を含むアルコール系溶剤(以下「特定アルコール系溶剤」ともいう。)を主成分として含む。
[Pattern formation method]
The pattern forming method of the present invention comprises
A step of forming a resist film on a support using a resist composition containing a polymer (hereinafter also referred to as "specific polymer") whose main chain bond is cut by exposure to reduce the molecular weight (hereinafter referred to as "resist film Also referred to as "formation process") and
A step of exposing the resist film (hereinafter also referred to as an “exposure step”);
a step of developing the exposed resist film using a developer (hereinafter also referred to as a “development step”), wherein
The developer contains an alcohol-based solvent containing a branched hydrocarbon group (hereinafter also referred to as "specific alcohol-based solvent") as a main component.

上記構成の本発明のパターン形成方法により形成されるパターンは、解像性に優れる。これは、詳細には明らかではないが、現像液の主成分が特定アルコール系溶剤である場合、露光されたレジスト膜において現像液の未露光部への浸透が抑制されて、未露光部における軟化を起因としたパターン倒れ(パターンつぶれを含む)を抑制できると推測される。この結果として、形成されるパターンは解像性に優れると考えている。
以下、本発明のパターン形成方法の各手順について説明する。
なお、本発明のパターン形成方法によれば、通常、現像工程により露光部が除去されたパターン、すなわちポジ型のパターンが形成され得る。
The pattern formed by the pattern forming method of the present invention having the above structure has excellent resolution. This is not clear in detail, but when the main component of the developer is a specific alcohol-based solvent, the penetration of the developer into the unexposed areas of the exposed resist film is suppressed, resulting in softening of the unexposed areas. It is presumed that pattern collapse (including pattern collapse) caused by this can be suppressed. As a result, it is believed that the formed pattern has excellent resolution.
Each procedure of the pattern forming method of the present invention will be described below.
In addition, according to the pattern forming method of the present invention, a pattern in which the exposed portion is removed by the development step, that is, a positive pattern can be formed.

〔レジスト膜形成工程(工程1)〕
以下において、まず、工程1で使用し得るレジスト組成物及び支持体について説明する。
[Resist film forming step (step 1)]
First, the resist composition and support that can be used in step 1 will be described below.

<レジスト組成物>
レジスト組成物は、露光により主鎖の結合が切断されて低分子量化する重合体(特定重合体)を含む。
<Resist composition>
The resist composition contains a polymer (specific polymer) whose main chain bond is cut by exposure to reduce the molecular weight.

(特定重合体)
特定重合体は、電子線等の電離放射線及び紫外線等の短波長の光(例えば、電子線、KrFレーザー、ArFレーザー、及びEUVレーザー等)の照射により主鎖の結合が切断されて低分子量化する重合体である。
特定重合体としては、α-クロロアクリル酸エステル系化合物に由来する構造単位(以下「α-クロロアクリル酸エステル系構造単位」ともいう。)と、α-メチルスチレン系化合物に由来する構造単位(以下「α-メチルスチレン系構造単位」ともいう。)とを含む共重合体が好ましい。つまり、特定重合体は、構造単位(繰り返し単位)として、α-クロロアクリル酸エステル系構造単位と、α-メチルスチレン系化合物に由来する構造単位を含む共重合体であるのが好ましい。
また、上記共重合体は、EVU露光における吸収効率をより向上させる観点から、フッ素原子を含むことも好ましい。フッ素原子はEUV光を吸収しやすい性質を有するため、EVU露光において吸収効率を高める効果がある。上記共重合体がフッ素原子を含む場合、共重合体中にフッ素原子を含む構造単位が別途含まれることが好ましい。言い換えると、上記共重合体がフッ素原子を含む場合、上記共重合体は、α-クロロアクリル酸エステル系構造単位と、α-メチルスチレン系構造単位と、フッ素原子を含む構造単位とを含むのが好ましい。なお、フッ素原子を含むα-クロロアクリル酸エステル系構造単位、及びフッ素原子を含むα-メチルスチレン系構造単位は、フッ素原子を含む構造単位に該当する。
(specific polymer)
The specific polymer is irradiated with ionizing radiation such as electron beams and short wavelength light such as ultraviolet rays (e.g., electron beams, KrF laser, ArF laser, EUV laser, etc.) to cut the bonds of the main chain and reduce the molecular weight. It is a polymer that
The specific polymer includes a structural unit derived from an α-chloroacrylate compound (hereinafter also referred to as an "α-chloroacrylate structural unit") and a structural unit derived from an α-methylstyrene compound ( Hereinafter also referred to as “α-methylstyrene structural unit”). That is, the specific polymer is preferably a copolymer containing, as structural units (repeating units), an α-chloroacrylate structural unit and a structural unit derived from an α-methylstyrene compound.
Moreover, the copolymer preferably contains a fluorine atom from the viewpoint of further improving the absorption efficiency in EVU exposure. Since fluorine atoms have the property of easily absorbing EUV light, they have the effect of increasing absorption efficiency in EVU exposure. When the copolymer contains a fluorine atom, it is preferable that the copolymer additionally contain a structural unit containing a fluorine atom. In other words, when the copolymer contains a fluorine atom, the copolymer contains an α-chloroacrylate structural unit, an α-methylstyrene structural unit, and a structural unit containing a fluorine atom. is preferred. Note that α-chloroacrylate structural units containing fluorine atoms and α-methylstyrene structural units containing fluorine atoms correspond to structural units containing fluorine atoms.

上記共重合体中、α-クロロアクリル酸エステル系構造単位の含有量(α-クロロアクリル酸エステル系構造単位が複数種含まれる場合はその合計含有量)は特に制限されないが、共重合体の全構造単位に対して、10~90mol%が好ましく、30~70mol%がより好ましい。
また、上記共重合体中、α-メチルスチレン系構造単位の含有量(α-メチルスチレン系構造単位が複数種含まれる場合はその合計含有量)は特に制限されないが、共重合体の全構造単位に対して、10~90mol%が好ましく、30~70mol%がより好ましい。
In the above copolymer, the content of α-chloroacrylate structural units (the total content when multiple types of α-chloroacrylate structural units are included) is not particularly limited. It is preferably 10 to 90 mol %, more preferably 30 to 70 mol %, relative to all structural units.
In addition, the content of α-methylstyrene-based structural units in the copolymer (the total content when multiple types of α-methylstyrene-based structural units are included) is not particularly limited, but the entire structure of the copolymer It is preferably 10 to 90 mol %, more preferably 30 to 70 mol %, relative to the unit.

上記共重合体は、α-クロロアクリル酸エステル系構造単位及びα-メチルスチレン系構造単位以外の任意のその他の構造単位を含んでいてもよい。
上記共重合体中のα-クロロアクリル酸エステル系構造単位及びα-メチルスチレン系構造単位の合計含有量としては、共重合体の全構造単位に対して、90mol%以上が好ましく、98mol%以上がより好ましく、100mol%が好ましい(即ち、共重合体が、α-クロロアクリル酸エステル系構造単位及びα-メチルスチレン系構造単位のみで構成されることが好ましい)。
The above copolymer may contain any structural unit other than the α-chloroacrylate structural unit and the α-methylstyrene structural unit.
The total content of α-chloroacrylate structural units and α-methylstyrene structural units in the copolymer is preferably 90 mol% or more, and preferably 98 mol% or more, based on the total structural units of the copolymer. is more preferred, and 100 mol % is preferred (that is, it is preferred that the copolymer is composed only of α-chloroacrylate structural units and α-methylstyrene structural units).

また、共重合体は、α-クロロアクリル酸エステル系構造単位及びα-メチルスチレン系構造単位を有する限り、例えば、ランダム重合体、ブロック重合体、交互重合体(ABAB・・・)、などのいずれであってもよいが、交互重合体を90質量%以上(上限は100質量%)含むものが好ましい。 In addition, as long as the copolymer has an α-chloroacrylate structural unit and an α-methylstyrene structural unit, for example, a random polymer, a block polymer, an alternating polymer (ABAB . . . ), etc. Any of them may be used, but those containing 90% by mass or more (the upper limit is 100% by mass) of the alternating polymer are preferable.

上記共重合体は、α-クロロアクリル酸エステル系構造単位及びα-メチルスチレン系構造単位を含むため、電子線等の電離放射線及び紫外線等の短波長の光(例えば、電子線、KrFレーザー、ArFレーザー、及びEUVレーザー等)が照射されると、主鎖が切断されて低分子量化する。 Since the copolymer contains an α-chloroacrylate structural unit and an α-methylstyrene structural unit, it can ArF laser, EUV laser, etc.) cuts the main chain to reduce the molecular weight.

以下において、上記共重合体を構成する各種構造単位について説明する。 Various structural units constituting the copolymer will be described below.

≪α-クロロアクリル酸エステル系構造単位≫
α-クロロアクリル酸エステル系構造単位は、α-クロロアクリル酸エステル系化合物に由来する構造単位である。
α-クロロアクリル酸エステル系化合物としては、α-クロロアクリル酸無置換アルキルエステル及びα-クロロアクリル酸エステル誘導体が挙げられる。
α-クロロアクリル酸無置換アルキルエステル中の無置換アルキル基としては、炭素数1~10の無置換アルキル基が好ましく、メチル基又はエチル基がより好ましい(なお、例えば、α-クロロアクリル酸無置換アルキルエステル中の無置換アルキル基がメチル基である場合とは、α-クロロアクリル酸メチルを意図する)。
α-クロロアクリル酸エステル誘導体としては、例えば、α-クロロアクリル酸ハロゲン置換アルキルエステルが挙げられ、具体的には、α-クロロアクリル酸2,2,2-トリクロロエチルエステル、α-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタクロロプロピルエステル、及びα-クロロアクリル酸ペンタクロロフェニルエステル等が挙げられる。
α-クロロアクリル酸エステル系化合物としては、なかでも、α-クロロアクリル酸無置換アルキルエステルが好ましく、α-クロロアクリル酸メチル又はα-クロロアクリル酸エチルがより好ましい。
<<α-chloroacrylate structural unit>>
The α-chloroacrylate structural unit is a structural unit derived from an α-chloroacrylate compound.
Examples of α-chloroacrylic acid ester compounds include α-chloroacrylic acid unsubstituted alkyl esters and α-chloroacrylic acid ester derivatives.
The unsubstituted alkyl group in the α-chloroacrylic acid unsubstituted alkyl ester is preferably an unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group (for example, α-chloroacrylic acid unsubstituted When the unsubstituted alkyl group in the substituted alkyl ester is a methyl group, methyl α-chloroacrylate is intended).
Examples of α-chloroacrylic acid ester derivatives include α-chloroacrylic acid halogen-substituted alkyl esters, and specific examples include α-chloroacrylic acid 2,2,2-trichloroethyl ester and α-chloroacrylic acid. 2,2,3,3,3-pentachloropropyl ester, α-chloroacrylic acid pentachlorophenyl ester, and the like.
As the α-chloroacrylic acid ester compound, among others, α-chloroacrylic acid unsubstituted alkyl ester is preferable, and α-methyl chloroacrylate or ethyl α-chloroacrylate is more preferable.

≪α-メチルスチレン系化合物≫
α-メチルスチレン系構造単位は、α-メチルスチレン系化合物に由来する構造単位である。α-メチルスチレン系化合物としては、α-メチルスチレン及びその誘導体が挙げられる。
α-メチルスチレン誘導体としては、例えば、4-クロロ-α-メチルスチレン、及び3,4-ジクロロ-α-メチルスチレン等が挙げられる。
<<α-methylstyrene compound>>
The α-methylstyrene-based structural unit is a structural unit derived from an α-methylstyrene-based compound. α-Methylstyrene compounds include α-methylstyrene and derivatives thereof.
Examples of α-methylstyrene derivatives include 4-chloro-α-methylstyrene and 3,4-dichloro-α-methylstyrene.

α-メチルスチレン系化合物としては、α-メチルスチレンが好ましい。 α-Methylstyrene is preferable as the α-methylstyrene compound.

≪フッ素原子を含む構造単位≫
上記共重合体は、上述したα-クロロアクリル酸エステル系構造単位及びα-メチルスチレン系構造単位以外に、更に、フッ素原子を含む構造単位を含んでいてもよい。
フッ素原子を含む構造単位としては、例えば、上述したα-クロロアクリル酸エステル系構造単位の一部にフッ素原子が導入された構造単位(以下「構造単位F-1」ともいう。)、上述したα-メチルスチレン系構造単位の一部にフッ素原子が導入された構造単位(以下「構造単位F-2」ともいう。)、及び、上記構造単位以外のその他のフッ素原子を有する構造単位(以下「構造単位F-3」ともいう。)が挙げられる。
<<Structural unit containing a fluorine atom>>
The above copolymer may further contain a structural unit containing a fluorine atom in addition to the above-mentioned α-chloroacrylate structural unit and α-methylstyrene structural unit.
Examples of the structural unit containing a fluorine atom include a structural unit in which a fluorine atom is introduced into a part of the above-described α-chloroacrylate-based structural unit (hereinafter also referred to as “structural unit F-1”), and the above-described structural unit. A structural unit in which a fluorine atom is introduced into a part of the α-methylstyrene structural unit (hereinafter also referred to as "structural unit F-2"), and a structural unit having a fluorine atom other than the above structural unit (hereinafter Also referred to as “structural unit F-3”).

・構造単位F-1
α-クロロアクリル酸エステル系構造単位の一部にフッ素原子が導入された構造単位(構造単位F-1)としては、α-クロロアクリル酸フッ素置換アルキルエステル系化合物に由来する構造単位が好ましく、具体的には、例えば、以下に示すα-クロロアクリル酸パーフルオロアルキルエステル系化合物に由来する構造単位が挙げられる。
・ Structural unit F-1
As the structural unit (structural unit F-1) in which a fluorine atom is introduced into a part of the α-chloroacrylate structural unit, a structural unit derived from a fluorine-substituted alkyl ester compound of α-chloroacrylate is preferable. Specific examples thereof include structural units derived from the following α-chloroacrylic acid perfluoroalkyl ester compounds.

Figure 0007295251000001
Figure 0007295251000001

・構造単位F-2
α-メチルスチレン系構造単位の一部にフッ素原子が導入された構造単位(構造単位F-2)としては、例えば、以下に示すフッ素原子を含むα-メチルスチレン系化合物に由来する構造単位が挙げられる。
・ Structural unit F-2
As the structural unit (structural unit F-2) in which a fluorine atom is introduced into a part of the α-methylstyrene structural unit, for example, the structural unit derived from the following α-methylstyrene compound containing a fluorine atom is mentioned.

Figure 0007295251000002
Figure 0007295251000002

・構造単位F-3
上記構造単位以外のその他のフッ素原子を有する構造単位(構造単位F-3)としては、α-フルオロアクリル酸アルキルエステル系化合物に由来する構造単位が好ましく、α-フルオロアクリル酸フッ素置換アルキルエステル系化合物に由来する構造単位がより好ましい。構造単位F-3としては、具体的には、以下に示すα-フルオロアクリル酸パーフルオロエステル系化合物に由来する構造単位が挙げられる。
・Structural unit F-3
As the structural unit (structural unit F-3) having a fluorine atom other than the above structural units, a structural unit derived from an α-fluoroacrylic acid alkyl ester-based compound is preferable, and an α-fluoroacrylic acid fluorine-substituted alkyl ester-based Structural units derived from compounds are more preferred. Specific examples of the structural unit F-3 include structural units derived from the following α-fluoroacrylic acid perfluoroester compounds.

Figure 0007295251000003
Figure 0007295251000003

≪その他構造単位≫
上記共重合体は、上述した構造単位以外に、基板密着性、レジストプロファイル、耐熱性、及び感度等を調節する目的で様々な構造単位を有していてもよい。
上記その他の構造単位に由来するモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリレート、ラクトン構造を含む(メタ)アクリレート、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、塩化ビニル、及び酢酸ビニル等が挙げられる。
≪Other structural units≫
In addition to the structural units described above, the copolymer may have various structural units for the purpose of adjusting substrate adhesion, resist profile, heat resistance, sensitivity, and the like.
Examples of monomers derived from other structural units include (meth)acrylic acid, (meth)acrylate, (meth)acrylate containing a lactone structure, vinylnaphthalene, vinylanthracene, vinyl chloride, and vinyl acetate. .

上記共重合体の重量平均分子量としては、10,000~1,000,000が好ましく、30,000~120,000がより好ましく、50,000~70,000が更に好ましい。上記共重合体の重量平均分子量が10,000以上であると、現像液に対する溶解性が高すぎず、この結果として、形成されるパターンの露光部と未露光部とのコントラストがより優れる。 The weight average molecular weight of the above copolymer is preferably 10,000 to 1,000,000, more preferably 30,000 to 120,000, even more preferably 50,000 to 70,000. When the weight-average molecular weight of the copolymer is 10,000 or more, the solubility in the developer is not too high, and as a result, the contrast between the exposed and unexposed areas of the pattern formed is more excellent.

上記共重合体は、公知の方法に準じて合成できる。 The above copolymer can be synthesized according to a known method.

上記共重合体としては特に制限されないが、具体的には、α-クロロアクリル酸無置換アルキルエステルとα-メチルスチレンとの共重合体等が挙げられる。上記共重合体は、解像性及びエッチング耐性に優れる。
上記共重合体を含むレジスト組成物としては、例えば、日本ゼオン株式会社製のZEP520Aが挙げられる。
Although the copolymer is not particularly limited, specific examples thereof include copolymers of α-chloroacrylic acid unsubstituted alkyl ester and α-methylstyrene. The above copolymer is excellent in resolution and etching resistance.
Examples of the resist composition containing the copolymer include ZEP520A manufactured by Zeon Corporation.

(溶剤)
レジスト組成物は、工程1において基板への塗布性を向上させる点で、更に、溶剤を含んでいてもよい。
溶剤としては、上述した特定重合体を溶解可能な溶剤であれば既知の溶剤を使用できる。使用できる溶剤としては、例えばアニソール等が挙げられる。
(solvent)
The resist composition may further contain a solvent in order to improve coatability onto the substrate in step 1.
As the solvent, a known solvent can be used as long as it can dissolve the specific polymer described above. Usable solvents include, for example, anisole.

(レジスト組成物)
工程1において用いられるレジスト組成物は、特定重合体を主成分として含む。
ここで「特定重合体を主成分として含む」とは、特定重合体の含有量が、レジスト組成物の全固形分に対して90質量%以上であることを意味する。なお、本明細書において、レジスト組成物における「固形分」とは、レジスト膜を形成する成分を意図し、溶剤は含まれない。また、レジスト膜を形成する成分であれば、その性状が液体状であっても、固形分とみなす。
また、レジスト組成物は、上述した特定重合体及び溶剤の他に、例えば、界面活性剤等の任意成分を含んでいてもよい。
(Resist composition)
The resist composition used in step 1 contains a specific polymer as a main component.
Here, "containing a specific polymer as a main component" means that the content of the specific polymer is 90% by mass or more with respect to the total solid content of the resist composition. In this specification, the "solid content" in the resist composition is intended to be the component forming the resist film, and does not include the solvent. In addition, as long as it is a component that forms a resist film, it is regarded as a solid content even if its property is liquid.
Moreover, the resist composition may contain optional components such as a surfactant in addition to the specific polymer and solvent described above.

上記特定重合体(特に、上述した共重合体)を主成分として含むレジスト組成物から形成されるレジスト膜は、いわゆる主鎖切断型レジスト膜に該当する。つまり、上記レジスト膜は、露光されると、レジスト膜中の上記特定重合体の主鎖の結合が切断されて分子量が変化することによって、現像液に対する溶解性が向上する反応系を構成する。この結果として、露光部及び未露光部それぞれでの溶解性の差がパターンのコントラストとなり、パターンが形成される。なお、上記レジスト組成物を用いて形成されるパターンは、通常、ポジ型のパターンである。 A resist film formed from a resist composition containing the specific polymer (particularly, the above-described copolymer) as a main component corresponds to a so-called main chain scission type resist film. That is, when the resist film is exposed to light, the bond of the main chain of the specific polymer in the resist film is cut and the molecular weight changes, thereby forming a reaction system in which the solubility in the developer is improved. As a result, the difference in solubility between the exposed area and the unexposed area becomes the contrast of the pattern, and the pattern is formed. The pattern formed using the resist composition is usually a positive pattern.

<支持体>
工程1で使用される支持体の材料としては特に制限されず、例えばシリコン、酸化シリコン、及び石英等を使用できる。支持体としては、具体的には、シリコンウェハ、及び、クロム等のメタルハードマスクが積層されたメタルハードマスク付き石英基板が挙げられる。
<Support>
The material of the support used in step 1 is not particularly limited, and silicon, silicon oxide, quartz, and the like can be used, for example. Specific examples of the support include a silicon wafer and a quartz substrate with a metal hard mask on which a metal hard mask made of chromium or the like is laminated.

<レジスト膜形成工程>
工程1は、レジスト組成物を用いて、支持体上にレジスト膜を形成する工程である。
レジスト組成物及び支持体については、既述のとおりである。
レジスト組成物中においては、金属原子の含有量が低減されているのが好ましい。
<Resist film forming process>
Step 1 is a step of forming a resist film on a support using a resist composition.
The resist composition and support are as described above.
The content of metal atoms in the resist composition is preferably reduced.

以下においては、まず、レジスト組成物中の金属原子の含有量を低減する方法の具体的な一例を説明した後、レジスト組成物の調製方法の具体的な一例を説明する。
レジスト組成物中の金属原子の含有量を低減する方法としては、例えば、フィルターを用いた濾過による調整方法が挙げられる。フィルター孔径としては、ポアサイズ100nm未満が好ましく、10nm以下がより好ましく、5nm以下が更に好ましい。フィルターとしては、ポリテトラフルオロエチレン製、ポリエチレン製、又はナイロン製のフィルターが好ましい。フィルターは、上記フィルター素材とイオン交換メディアとを組み合わせた複合材料で構成されていてもよい。フィルターは、有機溶剤であらかじめ洗浄したものを用いてもよい。フィルター濾過工程では、複数種類のフィルターを直列又は並列に接続して用いてもよい。複数種類のフィルターを使用する場合は、孔径及び/又は材質が異なるフィルターを組み合わせて使用してもよい。また、各種材料を複数回濾過してもよく、複数回濾過する工程が循環濾過工程であってもよい。
In the following, first, a specific example of the method for reducing the content of metal atoms in the resist composition will be described, and then a specific example of the method for preparing the resist composition will be described.
Methods for reducing the content of metal atoms in the resist composition include, for example, an adjustment method by filtration using a filter. The pore size of the filter is preferably less than 100 nm, more preferably 10 nm or less, and even more preferably 5 nm or less. As the filter, a filter made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon is preferred. The filter may be composed of a composite material combining the above filter material and ion exchange media. A filter that has been pre-washed with an organic solvent may be used. In the filter filtration step, multiple types of filters may be connected in series or in parallel for use. When multiple types of filters are used, filters with different pore sizes and/or materials may be used in combination. Further, various materials may be filtered multiple times, and the process of filtering multiple times may be a circulation filtration process.

また、レジスト組成物中の金属原子の含有量を低減する方法としては、レジスト組成物中の各種材料を構成する原料として金属含有量が少ない原料を選択する方法、レジスト組成物中の各種材料を構成する原料に対してフィルター濾過を行う方法、及び装置内をテフロン(登録商標)でライニングする等してコンタミネーションを可能な限り抑制した条件下で蒸留を行う方法等が挙げられる。 Further, as a method for reducing the content of metal atoms in the resist composition, there is a method of selecting a raw material having a low metal content as a raw material constituting various materials in the resist composition, and a method of selecting various materials in the resist composition. Examples include a method of filtering the constituent raw materials with a filter, and a method of performing distillation under conditions in which contamination is suppressed as much as possible by, for example, lining the inside of the apparatus with Teflon (registered trademark).

また、レジスト組成物中の金属原子の含有量を低減する方法としては、上述したフィルター濾過のほか、吸着材による除去を行ってもよく、フィルター濾過と吸着材とを組み合わせて使用してもよい。吸着材としては、公知の吸着材を用いることができ、例えば、シリカゲル及びゼオライト等の無機系吸着材、並びに活性炭等の有機系吸着材を使用できる。
また、レジスト組成物中の金属原子の含有量を低減するためには、製造工程における金属不純物の混入を防止することが必要である。製造装置から金属不純物が十分に除去されたかどうかは、製造装置の洗浄に使用された洗浄液中に含まれる金属成分の含有量を測定することで確認できる。
In addition, as a method for reducing the content of metal atoms in the resist composition, in addition to the above-described filter filtration, removal with an adsorbent may be performed, or filter filtration and an adsorbent may be used in combination. . As the adsorbent, known adsorbents can be used. For example, inorganic adsorbents such as silica gel and zeolite, and organic adsorbents such as activated carbon can be used.
In addition, in order to reduce the content of metal atoms in the resist composition, it is necessary to prevent contamination with metal impurities during the manufacturing process. Whether or not the metal impurities are sufficiently removed from the manufacturing equipment can be confirmed by measuring the content of the metal component contained in the cleaning liquid used for cleaning the manufacturing equipment.

次に、レジスト組成物の調製方法の具体的な一例について述べる。
レジスト組成物の製造においては、例えば、上述した樹脂及び界面活性剤等の各種成分を溶剤に溶解させた後、素材が異なる複数のフィルターを用いて濾過(循環濾過でもよい)を行うことが好ましい。例えば、孔径50nmのポリエチレン製フィルター、孔径10nmのナイロン製フィルター、孔径3~5nmのポリエチレン製フィルターを順列に接続し、濾過を行うのが好ましい。濾過は、2回以上の循環濾過を行う方法も好ましい。なお、上記濾過工程は、レジスト組成物中の金属原子の含有量を低減させる効果もある。フィルター間の圧力差は小さい程好ましく、一般的には0.1MPa以下であり、0.05MPa以下であることが好ましく、0.01MPa以下であることがより好ましい。フィルターと充填ノズルの間の圧力差も小さい程好ましく、一般的には0.5MPa以下であり、0.2MPa以下であることが好ましく、0.1MPa以下であることがより好ましい。
また、レジスト組成物の製造においてフィルターを用いて循環濾過を行う方法としては、例えば、孔径50nmのポリテトラフルオロエチレン製フィルターを用いて2回以上循環濾過を行う方法も好ましい。
Next, a specific example of a method for preparing a resist composition will be described.
In the production of the resist composition, for example, after dissolving various components such as the resin and surfactant described above in a solvent, it is preferable to perform filtration (circulating filtration may be performed) using a plurality of filters made of different materials. . For example, it is preferable to connect a polyethylene filter with a pore size of 50 nm, a nylon filter with a pore size of 10 nm, and a polyethylene filter with a pore size of 3 to 5 nm in order to perform filtration. Filtration is also preferably a method of performing circulation filtration twice or more. The filtering step also has the effect of reducing the content of metal atoms in the resist composition. The pressure difference between the filters is preferably as small as possible, and is generally 0.1 MPa or less, preferably 0.05 MPa or less, and more preferably 0.01 MPa or less. The pressure difference between the filter and the filling nozzle is also preferably as small as possible, generally 0.5 MPa or less, preferably 0.2 MPa or less, more preferably 0.1 MPa or less.
As a method of performing circulation filtration using a filter in the production of the resist composition, for example, a method of performing circulation filtration two or more times using a polytetrafluoroethylene filter having a pore size of 50 nm is also preferable.

レジスト組成物の製造装置の内部は、窒素等の不活性ガスによってガス置換を行うことが好ましい。これにより、酸素等の活性ガスがレジスト組成物中に溶解することを抑制できる。
レジスト組成物はフィルターによって濾過された後、清浄な容器に充填される。容器に充填されたレジスト組成物は、冷蔵保存されることが好ましい。これにより、経時による性能劣化が抑制される。レジスト組成物の容器への充填が完了してから、冷蔵保存を開始するまでの時間は短い程好ましく、一般的には24時間以内であり、16時間以内が好ましく、12時間以内がより好ましく、10時間以内が更に好ましい。保存温度は0~15℃が好ましく、0~10℃がより好ましく、0~5℃が更に好ましい。
The interior of the resist composition manufacturing apparatus is preferably purged with an inert gas such as nitrogen. This can suppress the dissolution of an active gas such as oxygen into the resist composition.
After the resist composition is filtered through a filter, it is filled in a clean container. The resist composition filled in the container is preferably stored in a refrigerator. This suppresses deterioration of performance over time. The shorter the time from the completion of filling the container with the resist composition to the start of refrigeration storage, the better, generally within 24 hours, preferably within 16 hours, more preferably within 12 hours, More preferably within 10 hours. The storage temperature is preferably 0 to 15°C, more preferably 0 to 10°C, even more preferably 0 to 5°C.

次に、レジスト組成物を用いて支持体上にレジスト膜を形成する方法を説明する。
レジスト組成物を用いて支持体上にレジスト膜を形成する方法としては、レジスト組成物を支持体上に塗布する方法が挙げられる。
Next, a method for forming a resist film on a support using the resist composition will be described.
A method of forming a resist film on a support using a resist composition includes a method of coating the support with the resist composition.

レジスト組成物は、集積回路素子の製造に使用されるような支持体(例:シリコン、二酸化シリコン被覆)上に、スピナー又はコーター等の適当な塗布方法により塗布できる。塗布方法としては、スピナーを用いたスピン塗布が好ましい。スピナーを用いたスピン塗布をする際の回転数は、1000~3000rpmが好ましい。
レジスト組成物の塗布後、支持体を乾燥し、レジスト膜を形成してもよい。なお、必要により、レジスト膜の下層に、各種下地膜(無機膜、有機膜、反射防止膜)を形成してもよい。
The resist composition can be applied onto a support such as those used in the manufacture of integrated circuit devices (eg, silicon, silicon dioxide coatings) by a suitable coating method such as spinner or coater. Spin coating using a spinner is preferable as the coating method. The rotation speed for spin coating using a spinner is preferably 1000 to 3000 rpm.
After coating the resist composition, the support may be dried to form a resist film. If necessary, various base films (inorganic film, organic film, antireflection film) may be formed under the resist film.

乾燥方法としては、加熱して乾燥する方法が挙げられる。加熱は通常の露光機、及び/又は現像機に備わっている手段で行うことができ、ホットプレート等を用いて行ってもよい。加熱温度は80~200℃が好ましい。加熱時間は30~1000秒が好ましく、30~500秒がより好ましく、30~300秒が更に好ましい。 A drying method includes a method of drying by heating. Heating can be performed by a means provided in a normal exposure machine and/or a developing machine, and may be performed using a hot plate or the like. The heating temperature is preferably 80 to 200°C. The heating time is preferably 30 to 1000 seconds, more preferably 30 to 500 seconds, even more preferably 30 to 300 seconds.

レジスト膜の膜厚は特に制限されないが、より高精度な微細パターンを形成できる点から、例えば、15~100nmの範囲で適宜調整することが好ましく、20~40nmがより好ましい。 Although the film thickness of the resist film is not particularly limited, it is preferably adjusted within a range of 15 to 100 nm, more preferably 20 to 40 nm, from the viewpoint of forming a finer pattern with higher precision.

〔露光工程(工程2)〕
露光の方法としては、形成したレジスト膜に所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射する方法が挙げられる。
活性光線又は放射線としては、紫外光、遠紫外光、極紫外光、X線、及び電子線が挙げられ、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下、特に好ましくは1~200nmの波長の遠紫外光、具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、Fエキシマレーザー(157nm)、EUV(13nm)、X線、及び電子ビームが挙げられる。
露光は、紫外線照射装置(アライナー、ステッパー、又はエキシマレーザを光源とする露光装置)、電子線露光装置、及びEUV露光装置を用いて実施されることが好ましい。露光装置としては、なかでも、スポット型ビーム又は可変整形型ビームを照射可能な電子線露光装置及びEUV露光装置が好ましい。
[Exposure step (step 2)]
Examples of the exposure method include a method of irradiating the formed resist film with actinic rays or radiation through a predetermined mask.
Actinic rays or radiation include ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light, X-rays, and electron beams, preferably 250 nm or less, more preferably 220 nm or less, and particularly preferably far ultraviolet light having a wavelength of 1 to 200 nm. Light, specifically KrF excimer lasers (248 nm), ArF excimer lasers (193 nm), F2 excimer lasers (157 nm), EUV (13 nm), X-rays, and electron beams.
The exposure is preferably performed using an ultraviolet irradiation device (an exposure device using an aligner, stepper, or excimer laser as a light source), an electron beam exposure device, and an EUV exposure device. As the exposure apparatus, among others, an electron beam exposure apparatus and an EUV exposure apparatus capable of irradiating a spot type beam or a variable shaped beam are preferable.

露光後、現像を行う前にベーク(加熱)を行ってもよい。ベークにより露光部の反応が促進され、感度及びパターン形状がより良好となる。
加熱温度は80~150℃が好ましく、80~140℃がより好ましく、80~130℃が更に好ましい。
加熱時間は10~1000秒が好ましく、10~180秒がより好ましく、30~120秒が更に好ましい。
加熱は通常の露光機、及び/又は現像機に備わっている手段で行うことができ、ホットプレート等を用いて行ってもよい。
After exposure, baking (heating) may be performed before development. Baking accelerates the reaction in the exposed area, resulting in better sensitivity and pattern shape.
The heating temperature is preferably 80 to 150°C, more preferably 80 to 140°C, even more preferably 80 to 130°C.
The heating time is preferably 10 to 1000 seconds, more preferably 10 to 180 seconds, even more preferably 30 to 120 seconds.
Heating can be performed by a means provided in a normal exposure machine and/or a developing machine, and may be performed using a hot plate or the like.

〔現像工程(工程3)〕
工程3は、現像液を用いて、露光されたレジスト膜を現像し、パターンを形成する工程である。
以下において、まず、工程3で使用される現像液について説明する。
[Development step (step 3)]
Step 3 is a step of developing the exposed resist film using a developer to form a pattern.
First, the developer used in step 3 will be described below.

<現像液>
工程3で使用される現像液は、分岐鎖状の炭化水素基を含むアルコール系溶剤(特定アルコール系溶剤)を主成分として含む。
ここで「特定アルコール系溶剤を主成分として含む」とは、特定アルコール系溶剤の含有量が、現像液の全質量に対して80質量%以上であることを意図する。
なお、現像液において、特定アルコール系溶剤は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。現像液が特定アルコール系溶剤を複数種含む場合、その合計含有量が、現像液の全質量に対して80質量%以上であればよい(言い換えると、現像液の主成分を構成すればよい)。
また、現像液は、主成分以外のその他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、例えば、界面活性剤等が挙げられる。
特定アルコール系溶剤の含有量は、現像液の全質量に対して90質量%以上であることが好ましい。なお、特定アルコール系溶剤の含有量の上限値としては、100質量%以下が好ましい。
<Developer>
The developer used in step 3 contains, as a main component, an alcohol-based solvent (specific alcohol-based solvent) containing a branched hydrocarbon group.
Here, "contains a specific alcohol-based solvent as a main component" means that the content of the specific alcohol-based solvent is 80% by mass or more with respect to the total mass of the developer.
In addition, in the developer, the specific alcohol solvent may be used singly or in combination of two or more. When the developer contains a plurality of specific alcohol-based solvents, the total content may be 80% by mass or more with respect to the total mass of the developer (in other words, it may constitute the main component of the developer). .
Moreover, the developer may contain other components than the main component. Other components include, for example, surfactants.
The content of the specific alcohol-based solvent is preferably 90% by mass or more with respect to the total mass of the developer. In addition, as an upper limit of content of a specific alcohol solvent, 100 mass % or less is preferable.

以下において、特定アルコール系溶剤について説明する。 The specific alcohol-based solvent will be described below.

特定アルコール系溶剤としては、第一級アルコール系溶剤(1級炭素に水酸基が置換したアルコール系溶剤)、第二級アルコール系溶剤(2級炭素に水酸基が置換したアルコール系溶剤)、及び第三級アルコール系溶剤(3級炭素に水酸基が置換したアルコール系溶剤)のいずれであってもよい。
特定アルコール系溶剤としては、なかでも、第二級アルコール又は第三級アルコールが好ましい。第二級アルコール又は第三級アルコール系溶剤を使用することで、水酸基に起因する水素結合による相互作用が働きにくくなる。その結果、上記アルコール系溶剤とパターン間の相互作用が抑制されてパターン倒れが生じにくくなる。つまり、パターンの解像性がより優れる。
Specific alcohol solvents include primary alcohol solvents (alcohol solvents in which hydroxyl groups are substituted on primary carbons), secondary alcohol solvents (alcohol solvents in which hydroxyl groups are substituted on secondary carbons), and tertiary alcohol solvents. Any class alcohol solvent (alcohol solvent in which a tertiary carbon is substituted with a hydroxyl group) may be used.
Secondary alcohols or tertiary alcohols are particularly preferable as the specific alcohol solvent. By using a secondary alcohol or tertiary alcohol-based solvent, the interaction due to hydrogen bonding caused by hydroxyl groups is less likely to work. As a result, interaction between the alcohol-based solvent and the pattern is suppressed, and pattern collapse is less likely to occur. That is, the pattern resolution is more excellent.

特定アルコール系溶剤の総炭素数としては、4~8が好ましく、5~7がより好ましい。特定アルコール系溶剤の総炭素数が5以上の場合、沸点が低くなりすぎないため揮発しにくく、現像時の現像ムラがより抑制され得る。総炭素数が7以下である場合、沸点が高くなりすぎないため、現像後の乾燥時間がより短い利点を有する。特定アルコール系溶剤の総炭素数としては、形成されるパターンの解像性がより優れる点で、なかでも、6又は7が更に好ましい。 The total carbon number of the specific alcohol solvent is preferably 4-8, more preferably 5-7. When the total number of carbon atoms in the specific alcohol-based solvent is 5 or more, the boiling point does not become too low, so volatilization is difficult, and uneven development during development can be further suppressed. When the total number of carbon atoms is 7 or less, the boiling point does not become too high, so there is an advantage that the drying time after development is shorter. The total number of carbon atoms in the specific alcohol-based solvent is more preferably 6 or 7 from the viewpoint of better resolution of the formed pattern.

分岐鎖状の炭化水素基としては特に制限されず、分岐鎖状の飽和炭化水素基であっても、分岐鎖状の不飽和炭化水素基であってもよいが、安定性の観点から、飽和炭化水素基が好ましい。
分岐鎖状の炭化水素基としては、なかでも、分岐鎖状のアルキル基が好ましい。
The branched hydrocarbon group is not particularly limited, and may be a branched saturated hydrocarbon group or a branched unsaturated hydrocarbon group. Hydrocarbon groups are preferred.
As the branched hydrocarbon group, a branched alkyl group is particularly preferable.

特定アルコール系溶剤中の水酸基の数としては、1個が好ましい。
また、特定アルコール系溶剤中に含まれる酸素原子は1個が好ましい。すなわち、特定アルコール系溶剤は、1個の水酸基に含まれる酸素原子以外のその他の酸素原子を含まないことが好ましい。
特定アルコール系溶剤が水酸基に含まれる酸素原子以外のその他の酸素原子を含む場合、上記その他の酸素原子(より詳細には、その他の酸素原子を含むエーテル基又はエステル基)と水酸基との間に水素結合に起因する相互作用が発生しやすくなる。特定アルコール系溶剤中に含まれる酸素原子を1個とすることで、上記相互作用を抑制できる。上記相互作用が抑制されると、形成されるパターンは解像性により優れ、且つ、露光部にて発生する低分子量化した重合体成分の溶解性がより優れる。更に、現像後のパターンの乾燥工程時における揮発性がより優れる。
The number of hydroxyl groups in the specific alcohol solvent is preferably one.
Moreover, one oxygen atom is preferably contained in the specific alcohol-based solvent. That is, the specific alcohol-based solvent preferably does not contain oxygen atoms other than the oxygen atoms contained in one hydroxyl group.
When the specific alcohol-based solvent contains oxygen atoms other than the oxygen atoms contained in hydroxyl groups, between the other oxygen atoms (more specifically, ether groups or ester groups containing other oxygen atoms) and hydroxyl groups Interactions due to hydrogen bonding are more likely to occur. By limiting the number of oxygen atoms contained in the specific alcohol-based solvent to one, the interaction can be suppressed. When the above interaction is suppressed, the formed pattern is more excellent in resolution and the solubility of the low-molecular-weight polymer component generated in the exposed area is more excellent. Furthermore, the volatility during the drying process of the pattern after development is more excellent.

また、特定アルコール系溶剤は、酸素原子以外のその他のヘテロ原子(例えば、窒素原子及び硫黄原子等)も含まないことが好ましい。 In addition, the specific alcohol-based solvent preferably does not contain heteroatoms other than oxygen atoms (for example, nitrogen atoms, sulfur atoms, etc.).

特定アルコール系溶剤としては、例えば、3-メチル-2-ブタノール(ClogP:1.002、bp:131℃)、2-メチル-2-ブタノール(ClogP:1.002、bp:102℃)、2,2-ジメチル-1-プロパノール(ClogP:1.092、bp:113℃)、2-メチル-1-ブタノール(ClogP:1.222、bp:130℃)、3-メチル-1-ブタノール(ClogP:1.222、bp:130℃)、4-メチル-2-ペンタノール(ClogP:1.531、bp:132℃)、3,3-ジメチル-2-ブタノール(ClogP:1.401、bp:120℃)、2,3-ジメチル-2-ブタノール(ClogP:1.401、bp:120℃)、2-メチル-2-ペンタノール(ClogP:1.531、bp:121℃)、2-メチル-3-ペンタノール(ClogP:1.531、bp:128℃)、3-メチル-2-ペンタノール(ClogP:1.531、bp:134℃)、3-メチル-3-ペンタノール(ClogP:1.531、bp:122℃)、3,3-ジメチル-1-ブタノール(ClogP:1.621、bp:143℃)、2-エチル-1-ブタノール(ClogP:1.751、bp:146℃)、2-メチル-1-ペンタノール(ClogP:1.751、bp:148℃)、3-メチル-1-ペンタノール(ClogP:1.751、bp:151℃)、4-メチル-1-ペンタノール(ClogP:1.751、bp:163℃)、3-エチル-3-ペンタノール(ClogP:2.06、bp:122℃)、2,4-ジメチル-3-ペンタノール(ClogP:1.93、bp:139℃)、2,2-ジメチル-3-ペンタノール(ClogP:1.93、bp:132℃)、2,3-ジメチル-3-ペンタノール(ClogP:1.93、bp:140℃)、4,4-ジメチル-2-ペンタノール(ClogP:1.93、bp:137℃)、2-メチル-2-ヘキサノール(ClogP:2.06、bp:141℃)、2-メチル-3-ヘキサノール(ClogP:2.06、bp:142℃)、5-メチル-2-ヘキサノール(ClogP:2.06、bp:149℃)、5-メチル-1-ヘキサノール(ClogP:2.28、bp:167℃)、及び3-メチル-1-ペンタノール(ClogP:1.751、bp:151℃)等が挙げられる。
なお、括弧内における「ClogP」は、後述する方法により算出される数値である。また、「bp」とは、常圧における沸点(℃)を表す。
Specific alcohol solvents include, for example, 3-methyl-2-butanol (ClogP: 1.002, bp: 131°C), 2-methyl-2-butanol (ClogP: 1.002, bp: 102°C), 2 , 2-dimethyl-1-propanol (ClogP: 1.092, bp: 113 ° C.), 2-methyl-1-butanol (ClogP: 1.222, bp: 130 ° C.), 3-methyl-1-butanol (ClogP : 1.222, bp: 130 ° C.), 4-methyl-2-pentanol (ClogP: 1.531, bp: 132 ° C.), 3,3-dimethyl-2-butanol (ClogP: 1.401, bp: 120° C.), 2,3-dimethyl-2-butanol (ClogP: 1.401, bp: 120° C.), 2-methyl-2-pentanol (ClogP: 1.531, bp: 121° C.), 2-methyl -3-pentanol (ClogP: 1.531, bp: 128 ° C.), 3-methyl-2-pentanol (ClogP: 1.531, bp: 134 ° C.), 3-methyl-3-pentanol (ClogP: 1.531, bp: 122° C.), 3,3-dimethyl-1-butanol (ClogP: 1.621, bp: 143° C.), 2-ethyl-1-butanol (ClogP: 1.751, bp: 146° C. ), 2-methyl-1-pentanol (ClogP: 1.751, bp: 148 ° C.), 3-methyl-1-pentanol (ClogP: 1.751, bp: 151 ° C.), 4-methyl-1- Pentanol (ClogP: 1.751, bp: 163°C), 3-ethyl-3-pentanol (ClogP: 2.06, bp: 122°C), 2,4-dimethyl-3-pentanol (ClogP: 1 .93, bp: 139° C.), 2,2-dimethyl-3-pentanol (ClogP: 1.93, bp: 132° C.), 2,3-dimethyl-3-pentanol (ClogP: 1.93, bp : 140 ° C.), 4,4-dimethyl-2-pentanol (ClogP: 1.93, bp: 137 ° C.), 2-methyl-2-hexanol (ClogP: 2.06, bp: 141 ° C.), 2- Methyl-3-hexanol (ClogP: 2.06, bp: 142° C.), 5-methyl-2-hexanol (ClogP: 2.06, bp: 149° C.), 5-methyl-1-hexanol (ClogP: 2.0° C.) 28, bp: 167°C), and 3-methyl-1-pentanol (ClogP: 1.751, bp: 151°C).
"ClogP" in parentheses is a numerical value calculated by a method described later. Moreover, "bp" represents the boiling point (°C) at normal pressure.

特定アルコール系溶剤としては、なかでも、3-メチル-2-ブタノール、2-メチル-2-ブタノール、2,2-ジメチル-1-プロパノール、2-メチル-1-ブタノール、3-メチル-1-ブタノール、4-メチル-2-ペンタノール、3,3-ジメチル-2-ブタノール、2,3-ジメチル-2-ブタノール、2-メチル-2-ペンタノール、2-メチル-3-ペンタノール、3-メチル-2-ペンタノール、3-メチル-3-ペンタノール、3,3-ジメチル-1-ブタノール、2-エチル-1-ブタノール、2-メチル-1-ペンタノール、3-メチル-1-ペンタノール、4-メチル-1-ペンタノール、3-エチル-3-ペンタノール、2,4-ジメチル-3-ペンタノール、2,2-ジメチル-3-ペンタノール、2,3-ジメチル-3-ペンタノール、4,4-ジメチル-2-ペンタノール、2-メチル-2-ヘキサノール、2-メチル-3-ヘキサノール、5-メチル-2-ヘキサノール、及び5-メチル-1-ヘキサノールからなる群より選ばれる1種以上であることが好ましい。
特定アルコール系溶剤としては、上記のなかでも2級又は3級アルコールが好ましく、具体的には、3-メチル-2-ブタノール、2-メチル-2-ブタノール、4-メチル-2-ペンタノール、3,3-ジメチル-2-ブタノール、2,3-ジメチル-2-ブタノール、2-メチル-2-ペンタノール、2-メチル-3-ペンタノール、3-メチル-2-ペンタノール、3-メチル-3-ペンタノール、3-エチル-3-ペンタノール、2,4-ジメチル-3-ペンタノール、2,2-ジメチル-3-ペンタノール、2,3-ジメチル-3-ペンタノール、4,4-ジメチル-2-ペンタノール、2-メチル-2-ヘキサノール、2-メチル-3-ヘキサノール、及び5-メチル-2-ヘキサノールからなる群より選ばれる1種以上であることがより好ましい。
Specific alcohol solvents include, among others, 3-methyl-2-butanol, 2-methyl-2-butanol, 2,2-dimethyl-1-propanol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1- butanol, 4-methyl-2-pentanol, 3,3-dimethyl-2-butanol, 2,3-dimethyl-2-butanol, 2-methyl-2-pentanol, 2-methyl-3-pentanol, 3 -methyl-2-pentanol, 3-methyl-3-pentanol, 3,3-dimethyl-1-butanol, 2-ethyl-1-butanol, 2-methyl-1-pentanol, 3-methyl-1- Pentanol, 4-methyl-1-pentanol, 3-ethyl-3-pentanol, 2,4-dimethyl-3-pentanol, 2,2-dimethyl-3-pentanol, 2,3-dimethyl-3 -pentanol, 4,4-dimethyl-2-pentanol, 2-methyl-2-hexanol, 2-methyl-3-hexanol, 5-methyl-2-hexanol, and 5-methyl-1-hexanol It is preferable to use at least one selected from among them.
As the specific alcohol solvent, among the above, secondary or tertiary alcohols are preferable, and specifically, 3-methyl-2-butanol, 2-methyl-2-butanol, 4-methyl-2-pentanol, 3,3-dimethyl-2-butanol, 2,3-dimethyl-2-butanol, 2-methyl-2-pentanol, 2-methyl-3-pentanol, 3-methyl-2-pentanol, 3-methyl -3-pentanol, 3-ethyl-3-pentanol, 2,4-dimethyl-3-pentanol, 2,2-dimethyl-3-pentanol, 2,3-dimethyl-3-pentanol, 4, It is more preferably one or more selected from the group consisting of 4-dimethyl-2-pentanol, 2-methyl-2-hexanol, 2-methyl-3-hexanol, and 5-methyl-2-hexanol.

また、特定アルコール系溶剤としては、形成される解像性がより優れる点で、CLogPが1.000以上であることも好ましい。
特定アルコール系溶剤のCLogPが1.000以上の場合とは、親水性が比較的低く、低極性であることを意味する。特定アルコール系溶剤の極性が低くなるほど(CLogPが1.000以上の場合)、特定アルコール系溶剤間の相互作用、及び、パターンと特定アルコール系溶剤との間の相互作用が弱くなる傾向がある。この結果、現像後の乾燥の際にパターン間に毛細管力が発生し難くなり、パターン倒れが起こり難くなる。
このため、CLogPの下限値は1.000以上が好ましく、1.100以上がより好ましく、1.200以上が更に好ましい。
特定アルコール系溶剤のCLogPの上限値としては、2.200以下が好ましい。
特定アルコール系溶剤のCLogPが2.200以下の場合、現像装置内で使用される、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンーポリプロピレン樹脂、及びフッ素含有樹脂等の絶縁性の高い材料で製造された配管チューブ、バルブ、及びフィルター等の部材と特定アルコール系溶剤とが接触した際、静電気の発生が抑制され、且つ発生した静電気が特定アルコール系溶剤に滞留し難い。静電気を抑制できる結果として、配管内での放電による接液部材の損傷及び/又は液の汚染等のリスクを防止できる。
さらに、配管内での放電による接液部材の損傷及び/又は液の汚染等のリスクをより防止する観点から、CLogPの上限値としては、2.000以下がより好ましく、1.800以下が更に好ましい。
なお、「CLogP」は、ChemDraw(version.16、PerkinElmer社製)により計算できる。
Further, the specific alcohol-based solvent preferably has a CLogP of 1.000 or more from the viewpoint of better resolution.
When the CLogP of the specific alcohol solvent is 1.000 or more, it means that the hydrophilicity is relatively low and the polarity is low. The lower the polarity of the specific alcohol solvent (CLogP is 1.000 or more), the weaker the interaction between the specific alcohol solvent and the interaction between the pattern and the specific alcohol solvent. As a result, during drying after development, capillary force is less likely to occur between patterns, and pattern collapse is less likely to occur.
Therefore, the lower limit of CLogP is preferably 1.000 or more, more preferably 1.100 or more, and even more preferably 1.200 or more.
The upper limit of CLogP of the specific alcohol solvent is preferably 2.200 or less.
Piping tubes made of highly insulating materials such as polyethylene resins, polypropylene resins, polyethylene-polypropylene resins, and fluorine-containing resins, used in developing devices when the CLogP of the specific alcohol-based solvent is 2.200 or less. When members such as , valves, and filters come into contact with the specific alcohol-based solvent, the generation of static electricity is suppressed, and the generated static electricity is less likely to stay in the specific alcohol-based solvent. As a result of being able to suppress static electricity, it is possible to prevent risks such as damage to liquid-contacting members and/or contamination of the liquid due to discharge in the piping.
Furthermore, from the viewpoint of further preventing risks such as damage to wetted parts and/or contamination of liquid due to discharge in piping, the upper limit of CLogP is more preferably 2.000 or less, and further 1.800 or less. preferable.
"CLogP" can be calculated by ChemDraw (version.16, manufactured by PerkinElmer).

現像方式としては特に制限されず、例えば、ディップ方式、スプレー方式、パドル方式、及び、ウエハーを回転しながら現像薬液をウエハー上に供給する動的現像方式等を使用できる。 The developing method is not particularly limited, and for example, a dip method, a spray method, a paddle method, and a dynamic developing method in which a developer solution is supplied onto the wafer while the wafer is rotated can be used.

<現像装置>
現像工程は、記現像方式に準拠した現像装置を用いて実施されることが好ましい。
現像装置としては、現像液の金属汚染等を生じないようにするため、現像装置内の現像液に接触する領域(例えば、各種配管チューブ、バルブ、及び現像液収容容器等)の一部又は全部がポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン-ポリプロピレン樹脂、及びフッ素含有樹脂等の樹脂で形成されていることが好ましい。つまり、現像装置内の現像液に接触する領域に該当する部材が、上述した樹脂で形成されていることが好ましい。上記樹脂としては、なかでも、フッ素含有樹脂が好ましい。フッ素含有樹脂としては、例えば、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)、四フッ化エチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、四フッ化エチレン-六フッ化プロピレン共重合樹脂(FEP)、四フッ化エチレン-エチレン共重合体樹脂(ETFE)、三フッ化塩化エチレン-エチレン共重合樹脂(ECTFE)、フッ化ビニリデン樹脂(PVDF)、三フッ化塩化エチレン共重合樹脂(PCTFE)、及びフッ化ビニル樹脂(PVF)等が挙げられる。
<Developing device>
The developing step is preferably carried out using a developing device conforming to the above developing method.
As a developing device, in order to prevent metal contamination of the developer, the area in contact with the developer (for example, various piping tubes, valves, developer storage containers, etc.) is preferably made of resin such as polyethylene resin, polypropylene resin, polyethylene-polypropylene resin, and fluorine-containing resin. In other words, it is preferable that the members corresponding to the regions in the developing device that come into contact with the developer are made of the resin described above. Among these resins, fluorine-containing resins are preferable. Examples of fluorine-containing resins include tetrafluoroethylene resin (PTFE), tetrafluoroethylene, perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer resin (FEP), Fluorinated ethylene-ethylene copolymer resin (ETFE), trifluoroethylene chloride-ethylene copolymer resin (ECTFE), vinylidene fluoride resin (PVDF), trifluoroethylene chloride copolymer resin (PCTFE), and fluoride Examples include vinyl resin (PVF).

<現像条件>
現像時間としては、例えば、5~200秒の範囲で適宜調整することが好ましく、5~60秒がより好ましい。
現像温度としては、例えば、18~30℃の範囲で適宜調整することが好ましく、23℃前後がより好ましい。
<Development conditions>
The development time is preferably adjusted within a range of, for example, 5 to 200 seconds, more preferably 5 to 60 seconds.
The developing temperature is preferably adjusted within a range of, for example, 18 to 30°C, more preferably around 23°C.

〔他の工程〕
上記パターン形成方法は、工程3の後に、リンス液を用いて洗浄する工程を含むことが好ましい。
現像液を用いて現像する工程の後のリンス工程に用いるリンス液としては、欠陥抑制と解像性能の両立できる点で、現像液よりも低沸点且つ低溶解性の溶剤を使用するのが好ましい。溶剤としては、水、有機溶剤、及びその混合液が使用できる。また、リンス液は、界面活性剤を含んでいてもよい。リンス液としては、具体的には、イソプロピルアルコール、イソプロピルアルコールと水の混合液等、及び、界面活性剤を含む水溶液等が使用できる。
[Other processes]
The pattern forming method preferably includes a step of washing with a rinse after step 3.
As the rinsing solution used in the rinsing step after the step of developing with the developer, it is preferable to use a solvent with a lower boiling point and lower solubility than the developer, from the viewpoint of achieving both defect suppression and resolution performance. . Water, organic solvents, and mixtures thereof can be used as the solvent. In addition, the rinse liquid may contain a surfactant. Specifically, isopropyl alcohol, a mixture of isopropyl alcohol and water, and an aqueous solution containing a surfactant can be used as the rinse liquid.

リンス工程の方法は特に制限されないが、例えば、回転塗布法、ディップ法、及びスプレー法等が挙げられる。
また、本発明のパターン形成方法は、リンス工程の後に加熱工程を含んでいてもよい。本工程により、ベークによりパターン間及びパターン内部に残留した現像液及びリンス液が除去される。また、本工程により、レジストパターンがなまされ、パターンの表面荒れが改善される効果もある。リンス工程の後の加熱工程は、通常40~250℃(好ましくは90~200℃)で、通常10秒間~3分間(好ましくは30~120秒間)行う。
The method of the rinsing step is not particularly limited, and examples thereof include a spin coating method, a dip method, and a spray method.
Moreover, the pattern forming method of the present invention may include a heating step after the rinsing step. In this step, the developing solution and the rinse solution remaining between the patterns and inside the patterns due to baking are removed. In addition, this process smoothes the resist pattern, and has the effect of improving the roughness of the surface of the pattern. The heating step after the rinsing step is usually carried out at 40 to 250° C. (preferably 90 to 200° C.) for 10 seconds to 3 minutes (preferably 30 to 120 seconds).

また、形成されたパターンをマスクとして、基板のエッチング処理を実施してもよい。つまり、工程3にて形成されたパターンをマスクとして、基板(又は下層膜及び基板)を加工して、基板にパターンを形成してもよい。
基板(又は下層膜及び基板)の加工方法は特に制限されないが、工程3で形成されたパターンをマスクとして、基板(又は下層膜及び基板)に対してドライエッチングを行うことにより、基板にパターンを形成する方法が好ましい。
ドライエッチングは、1段のエッチングであっても、複数段からなるエッチングであってもよい。エッチングが複数段からなるエッチングである場合、各段のエッチングは同一の処理であっても異なる処理であってもよい。
エッチングは、公知の方法をいずれも用いることができ、各種条件等は、基板の種類又は用途等に応じて、適宜、決定される。例えば、国際光工学会紀要(Proc.of SPIE)Vol.6924,692420(2008)、特開2009-267112号公報等に準じて、エッチングを実施できる。また、「半導体プロセス教本 第四版 2007年刊行 発行人:SEMIジャパン」の「第4章 エッチング」に記載の方法に準ずることもできる。
Also, the substrate may be etched using the formed pattern as a mask. That is, the pattern formed in step 3 may be used as a mask to process the substrate (or the underlying film and the substrate) to form a pattern on the substrate.
The method of processing the substrate (or the underlying film and the substrate) is not particularly limited, but the substrate (or the underlying film and the substrate) is dry-etched using the pattern formed in step 3 as a mask to form a pattern on the substrate. A method of forming is preferred.
Dry etching may be one-step etching or multi-step etching. When the etching is a multistage etching, the etching in each stage may be the same process or a different process.
Any known method can be used for etching, and various conditions and the like are appropriately determined according to the type of the substrate, the application, and the like. For example, Proc. of SPIE Vol. 6924, 692420 (2008), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-267112, etc., can be used for etching. Alternatively, the method described in "Chapter 4 Etching" of "Semiconductor Process Textbook, 4th Edition, 2007 Publisher: SEMI Japan" can also be used.

本発明の方法により形成されるパターンに対して、パターンの表面荒れを改善する方法を適用してもよい。パターンの表面荒れを改善する方法としては、例えば、国際公開第2014/002808号に開示された水素を含有するガスのプラズマによってパターンを処理する方法が挙げられる。その他にも、特開2004-235468号公報、米国特許出願公開第2010/0020297号明細書、特開2008-83384号公報、及びProc. of SPIE Vol.8328 83280N-1”EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement”に記載されているような公知の方法が挙げられる。 A method for improving surface roughness of the pattern may be applied to the pattern formed by the method of the present invention. As a method of improving the surface roughness of the pattern, for example, a method of treating the pattern with hydrogen-containing gas plasma disclosed in WO 2014/002808 can be mentioned. In addition, Japanese Patent Application Publication No. 2004-235468, US Patent Application Publication No. 2010/0020297, Japanese Patent Application Publication No. 2008-83384, and Proc. of SPIE Vol. 8328 83280N-1 "EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement".

形成されるパターンがライン状である場合、パターン高さをライン幅で割った値で求められるアスペクト比が、2.5以下が好ましく、2.1以下がより好ましく、1.7以下が更に好ましい。
形成されるパターンがトレンチ(溝)パターン状又はコンタクトホールパターン状である場合、パターン高さをトレンチ幅又はホール径で割った値で求められるアスペクト比が、4.0以下が好ましく、3.5以下がより好ましく、3.0以下が更に好ましい。
When the pattern to be formed is linear, the aspect ratio obtained by dividing the pattern height by the line width is preferably 2.5 or less, more preferably 2.1 or less, and even more preferably 1.7 or less. .
When the pattern to be formed is a trench (groove) pattern or a contact hole pattern, the aspect ratio obtained by dividing the pattern height by the trench width or hole diameter is preferably 4.0 or less, and preferably 3.5. The following is more preferable, and 3.0 or less is even more preferable.

本発明のパターン形成方法は、DSA(Directed Self-Assembly)におけるガイドパターン形成(例えば、ACS Nano Vol.4 No.8 Page4815-4823参照)にも用いることができる。 The pattern forming method of the present invention can also be used for guide pattern formation in DSA (Directed Self-Assembly) (see, for example, ACS Nano Vol.4 No.8 Pages 4815-4823).

また、上記の方法によって形成されたパターンは、例えば、特開平3-270227号公報、及び特開2013-164509号公報に開示されたスペーサープロセスの芯材(コア)として使用できる。 Also, the pattern formed by the above method can be used as a core for the spacer process disclosed in, for example, JP-A-3-270227 and JP-A-2013-164509.

[電子デバイスの製造方法]
また、本発明は、上記したパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法にも関する。上記電子デバイスとしては、電気電子機器(家電、OA(Offivce Automation)、メディア関連機器、光学用機器、及び通信機器等)に、好適に搭載されるものである。
[Method for manufacturing electronic device]
The present invention also relates to a method of manufacturing an electronic device, including the pattern forming method described above. The electronic device is suitably mounted in electrical and electronic equipment (household appliances, OA (Office Automation), media-related equipment, optical equipment, communication equipment, etc.).

以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、及び処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。 The present invention will be described in more detail below based on examples. Materials, usage amounts, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed to be limited by the examples shown below.

[パターン形成及び評価]
〔レジスト膜形成工程〕
まず、6インチシリコンウェハ基板に、有機下地膜形成用組成物(AL412、ブリューワーサイエンス社製)を20nmの厚さで塗布して塗膜を形成した。次いで、上記塗膜を205℃で60秒間ベークして、有機下地膜付きのシリコン基板を準備した。
次いで、ZEP520A(日本ゼオン株式会社製主査切断型レジスト)をアニソールで希釈したレジスト組成物を用意した。このレジスト組成物を上述した有機下地膜付きのシリコン基板上にスピンコートにより塗布して塗膜を形成した。この塗膜を180℃で60秒間ベークすることにより、厚さ30nmのレジスト膜をシリコンウェハ上に形成した。
[Pattern formation and evaluation]
[Resist film forming step]
First, a 6-inch silicon wafer substrate was coated with a composition for forming an organic base film (AL412, manufactured by Brewer Science) to a thickness of 20 nm to form a coating film. Next, the coating film was baked at 205° C. for 60 seconds to prepare a silicon substrate with an organic undercoat.
Next, a resist composition was prepared by diluting ZEP520A (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) with anisole. This resist composition was applied by spin coating onto the silicon substrate having the above-mentioned organic undercoat to form a coating film. By baking this coating film at 180° C. for 60 seconds, a resist film having a thickness of 30 nm was formed on the silicon wafer.

〔露光工程〕
作製したレジスト膜付きシリコンウェハに対して露光工程を実施した。具体的には、EB露光装置(ELS-G100、加速電圧100kV、エリオニクス製)を使用し、ハーフピッチ(ライン幅)が15~50nmまでの複数のラインアンドスペースパターン(ライン/スペース=1/1)を同一のレジスト膜上に描画した。
[Exposure process]
An exposure step was performed on the silicon wafer with the resist film thus produced. Specifically, using an EB exposure apparatus (ELS-G100, acceleration voltage of 100 kV, manufactured by Elionix), a plurality of line-and-space patterns (line/space = 1/1) with a half pitch (line width) of 15 to 50 nm were used. ) was drawn on the same resist film.

〔現像工程〕
次いで、露光後のレジスト膜の現像を実施した。現像液としては、表1の溶剤1~14を各々使用した。現像条件は以下のとおりである。
現像液吐出時間:10秒
現像液吐出時のウエハー回転数:500回転
現像液吐出後、直ちにスピンドライを開始。
スピンドライ回転数:2000回転
スピンドライ時間:30秒
[Development process]
Then, the resist film after exposure was developed. Solvents 1 to 14 in Table 1 were used as developers. The development conditions are as follows.
Discharge time of developer: 10 seconds Number of rotations of wafer during discharge of developer: 500 rpm Immediately after discharging developer, start spin drying.
Spin dry rotation speed: 2000 rpm Spin dry time: 30 seconds

上記現像工程により、露光部が除去されたパターン、すなわちポジ型パターンが形成された。 A pattern from which the exposed portion was removed, that is, a positive pattern was formed by the above development process.

以下に表1を示す。
なお、表中の「CLogP」は、ChemDraw(version.16、PerkinElmer社製)により計算した数値である。
また、表中の「bp」は、常圧における沸点(℃)を表す。
Table 1 is shown below.
"CLogP" in the table is a numerical value calculated by ChemDraw (version.16, manufactured by PerkinElmer).
"bp" in the table represents the boiling point (°C) at normal pressure.

Figure 0007295251000004
Figure 0007295251000004

〔解像性能評価〕
作製したハーフピッチ(ライン幅)が15~50nmまでの複数のラインアンドスペースパターンを、測長走査型電子顕微鏡(SEM((株)日立製作所S-9380II))を使用してパターン上部から観察して解像性の評価を実施した。具体的には、パターン倒れに起因する欠陥が生じないラインアンドスペースパターンを形成できる最少のライン幅(nm)により解像性を評価した。値が小さいほど良好な性能であることを示す。
[Resolution performance evaluation]
A plurality of produced line-and-space patterns with a half pitch (line width) of 15 to 50 nm were observed from the top of the pattern using a scanning electron microscope (SEM (Hitachi Ltd. S-9380II)). We then evaluated the resolution. Specifically, the resolution was evaluated based on the minimum line width (nm) capable of forming a line-and-space pattern free from defects caused by pattern collapse. A smaller value indicates better performance.

〔静電気抑制性評価〕
下記評価基準に基づいて、現像液の静電気抑制性を評価した。
溶剤のCLogP値が2.200以下である場合:問題なし(判定A)
溶剤のCLogP値が2.200を超える場合:懸念あり(判定B)
[Evaluation of static electricity suppression]
Based on the evaluation criteria below, the static electricity suppressing property of the developer was evaluated.
If the CLogP value of the solvent is 2.200 or less: no problem (judgment A)
If the CLogP value of the solvent exceeds 2.200: there is concern (judgment B)

以下に表2を示す。 Table 2 is shown below.

Figure 0007295251000005
Figure 0007295251000005

表2の結果から、実施例のパターン形成方法により形成されたパターンは、解像性に優れることが明らかである。
また、実施例1~5の対比から、アルコール系溶剤の総炭素数が6又は7である場合、パターンの解像性がより優れることが明らかである。
また、実施例2~6の対比から、アルコール系溶剤が二級アルコール又は三級アルコールある場合、パターンの解像性がより優れることが明らかである。
一方で、分岐鎖構造を含む炭化水素を有さないアルコール系溶剤である溶剤7、8、11、12、13、14を現像液とする比較例1,2、5、6、7及び8、並びに、非アルコール系溶剤である溶剤9、10を現像液とする比較例3及び4では、形成されるパターンの解像性が所望の要求を満たさないことが分かる。
From the results in Table 2, it is clear that the patterns formed by the pattern forming methods of Examples have excellent resolution.
Further, from the comparison of Examples 1 to 5, it is clear that pattern resolution is more excellent when the total number of carbon atoms in the alcohol-based solvent is 6 or 7.
Further, from the comparison of Examples 2 to 6, it is clear that pattern resolution is better when the alcohol-based solvent is a secondary alcohol or a tertiary alcohol.
On the other hand, Comparative Examples 1, 2, 5, 6, 7 and 8 using solvents 7, 8, 11, 12, 13, and 14, which are alcohol-based solvents having no hydrocarbon containing a branched chain structure, as the developer, Also, in Comparative Examples 3 and 4 in which solvents 9 and 10, which are non-alcoholic solvents, are used as developers, the resolution of the patterns formed does not meet the desired requirements.

Claims (9)

電子線又は紫外線の照射によって主鎖の結合が切断されて低分子量化する重合体を含むレジスト組成物を用いて支持体上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を電子線又は紫外線の照射によって露光する工程と、
前記露光されたレジスト膜を、現像液を用いて現像する工程と、を有する、パターン形成方法であって、
前記重合体が、α-メチルスチレン系構造単位と、α-クロロアクリル酸エステル系構造単位とを含み、
前記現像液が、分岐鎖状の炭化水素基を含むアルコール系溶剤を主成分として含み、
前記アルコール系溶剤は、CLogPが1.000以上であり、且つ、総炭素数が5~7である、パターン形成方法。
a step of forming a resist film on a support using a resist composition containing a polymer whose main chain bond is cut by irradiation with an electron beam or ultraviolet rays to reduce its molecular weight;
a step of exposing the resist film by irradiation with electron beams or ultraviolet rays ;
and developing the exposed resist film using a developer, wherein
the polymer comprises an α-methylstyrene-based structural unit and an α-chloroacrylate-based structural unit;
The developer contains an alcohol-based solvent containing a branched hydrocarbon group as a main component,
The pattern forming method , wherein the alcohol-based solvent has a CLogP of 1.000 or more and a total carbon number of 5 to 7 .
前記アルコール系溶剤のCLogPが、1.000~2.200である、請求項1に記載のパターン形成方法。 2. The pattern forming method according to claim 1, wherein CLogP of said alcoholic solvent is 1.000 to 2.200. 前記アルコール系溶剤中に含まれる酸素原子が1個である、請求項1又は2に記載のパターン形成方法。 3. The pattern forming method according to claim 1 , wherein the alcohol solvent contains one oxygen atom. 前記アルコール系溶剤が、3-メチル-2-ブタノール、2-メチル-2-ブタノール、2,2-ジメチル-1-プロパノール、2-メチル-1-ブタノール、3-メチル-1-ブタノール、4-メチル-2-ペンタノール、3,3-ジメチル-2-ブタノール、2,3-ジメチル-2-ブタノール、2-メチル-2-ペンタノール、2-メチル-3-ペンタノール、3-メチル-2-ペンタノール、3-メチル-3-ペンタノール、3,3-ジメチル-1-ブタノール、2-エチル-1-ブタノール、2-メチル-1-ペンタノール、3-メチル-1-ペンタノール、4-メチル-1-ペンタノール、3-エチル-3-ペンタノール、2,4-ジメチル-3-ペンタノール、2,2-ジメチル-3-ペンタノール、2,3-ジメチル-3-ペンタノール、4,4-ジメチル-2-ペンタノール、2-メチル-2-ヘキサノール、2-メチル-3-ヘキサノール、5-メチル-2-ヘキサノール、及び5-メチル-1-ヘキサノールからなる群より選ばれる1種以上であり、且つ、前記アルコール系溶剤の含有量が、現像液の全質量に対して90質量%以上である、請求項1~のいずれか1項に記載のパターン形成方法。 The alcohol solvent is 3-methyl-2-butanol, 2-methyl-2-butanol, 2,2-dimethyl-1-propanol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 4- Methyl-2-pentanol, 3,3-dimethyl-2-butanol, 2,3-dimethyl-2-butanol, 2-methyl-2-pentanol, 2-methyl-3-pentanol, 3-methyl-2 -pentanol, 3-methyl-3-pentanol, 3,3-dimethyl-1-butanol, 2-ethyl-1-butanol, 2-methyl-1-pentanol, 3-methyl-1-pentanol, 4 -methyl-1-pentanol, 3-ethyl-3-pentanol, 2,4-dimethyl-3-pentanol, 2,2-dimethyl-3-pentanol, 2,3-dimethyl-3-pentanol, 1 selected from the group consisting of 4,4-dimethyl-2-pentanol, 2-methyl-2-hexanol, 2-methyl-3-hexanol, 5-methyl-2-hexanol, and 5-methyl-1-hexanol 4. The pattern forming method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the content of the alcohol-based solvent is 90% by mass or more with respect to the total mass of the developer. 前記アルコール系溶剤は、2級炭素又は3級炭素に水酸基が置換しているアルコール系溶剤である、請求項1~のいずれか1項に記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to any one of claims 1 to 4 , wherein the alcohol-based solvent is an alcohol-based solvent in which a secondary carbon or a tertiary carbon is substituted with a hydroxyl group. 前記アルコール系溶剤の総炭素数が6又は7である、請求項1~のいずれか1項に記載のパターン形成方法。 6. The pattern forming method according to claim 1, wherein the alcohol-based solvent has 6 or 7 carbon atoms in total. 前記現像する工程が、現像装置を用いて現像する工程であり、
前記現像装置内の前記現像液に接触する領域の一部又は全部がフッ素含有樹脂で形成されている、請求項1~のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
The developing step is a step of developing using a developing device,
7. The pattern forming method according to any one of claims 1 to 6 , wherein part or all of a region in said developing device that contacts said developer is made of fluorine-containing resin.
ポジ型のパターンが形成される、請求項1~のいずれか1項に記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to any one of claims 1 to 7 , wherein a positive pattern is formed. 請求項1~のいずれか1項に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device, comprising the pattern forming method according to any one of claims 1 to 8 .
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